CC BY
35
УДК 621.333:621.314.26:621.313.33:621.317
В. В. Харламов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ ВО ВРЕМЯ ИСПЫТАНИЙ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ПИТАНИЯ
В статье предлагается использование косвенного метода определения мощности, потребляемой (генерируемой) асинхронными тяговыми двигателями, в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки и с учетом особенностей их питания от преобразователей частоты, что позволяет отказаться от использования сложных аппаратно-программных комплексов в пользу стандартных общепромышленных электроизмерительных приборов.
Существующие схемы испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки имеют в своем составе преобразователи частоты, являющиеся источником несинусоидального напряжения и переменной частоты [1 - 3]. Следовательно, для определения мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями во время испытаний, необходимо проводить измерения в трехфазных несинусоидальных цепях с частотой тока, которая может отличаться от 50 Гц. Для непосредственного измерения этой мощности требуется применение специальных приборов и схем измерения электрической мощности.
В настоящее время известно несколько способов измерения электрической мощности в несинусоидальных цепях переменного тока [4 - 6]. Приведенные способы характеризуются использованием специальных датчиков, микросхем, наличием сложного программного обеспечения, что приводит к усложнению и повышению стоимости измерительной схемы.
Таким образом, индивидуально для каждой из упомянутых выше схем испытаний разработаны методики определения мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями, учитывающие их питание от преобразователей частоты.
1. Методика определения мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки, с использованием одного преобразователя частоты для питания схемы.
На рисунке 1 показаны схема испытаний асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки и подключенные к схеме измерительные приборы. На схеме обозначены следующие элементы: 1 - частотный преобразователь; 1.1 - управляемый выпрямитель-инвертор; 1.2 - звено постоянного тока; 1.3 - управляемый выпрямитель-инвертор; АМ1, АМ2 - испытуемые асинхронные тяговые двигатели; 2 - механическая связь валов асинхронных двигателей, обеспечивающая равенство частот вращения; 3 - 6 - контакторы для подключения одного из двигателей к частотному преобразователю или сети; 7, 9 - трехфазные общепромышленные ваттметры; 8 - трехфазный измеритель мощности.
Определение электрической мощности, потребляемой асинхронными двигателями при испытании их методом взаимной нагрузки, проводится в два этапа.
На первом этапе выполняют следующие действия:
подачей питания на частотный преобразователь 1 обеспечивают питание асинхронных тяговых двигателей АМ1 и электродвигателя АМ2 от сети;
осуществляется запуск обеих машин - АМ1, АМ2 - на холостом ходу при номинальной частоте напряжения, питающего двигатели;
при неизменной частоте напряжения, питающего двигатель АМ2, уменьшается частота напряжения, питающего двигатель АМ1, за счет чего АМ1 нагружается в режиме генератора, а АМ2 - в режиме двигателя; проводится измерение мощности двумя трехфазными ваттметрами - 7, 9 - и трехфазным измерителем мощности 8, по измеренным значениям мощности определяют зависимость потерь в частотном преобразователе 1 от мощности, возвращаемой в сеть Рс1г:
№ 3(23) 2015
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
АРпч (Pol1) = Рам1г - Рс1Г, (1)
где РАМ1Г - измеренное значение мощности, вырабатываемой генератором АМ1; Рс1г - измеренное значение мощности, возвращаемой в сеть;
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ2, увеличивается частота напряжения, питающего АМ1, за счет чего АМ1 нагружается в режиме двигателя, а АМ2 - в режиме генератора; проводится измерение мощности двумя трехфазными ваттметрами 7, 9 и трехфазным измерителем мощности 8, по измеренным значениям мощности определяют зависимость потерь в частотном преобразователе 1 от мощности, потребляемой из сети:
АРпч (Рс1д) = Рс1д - РАМ1д, (2)
где Рс1д - измеренное значение мощности, потребляемой из сети;
РАМ1д - измеренное значение мощности, потребляемой двигателем АМ1.
Рисунок 1 - Схема для испытания асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием одного преобразователя частоты и комплектом электроизмерительных приборов
Второй этап проводится следующим образом. Измеритель мощности 8 на данном этапе не требуется. При некотором установившемся режиме измеряются значения РАМ2д или РАМ2г и Рс1д или Рс1г, после этого выражаются и находятся следующие величины: определяются РАМ1г из зависимости (1) -РАМ1д из зависимости (2).
2. Методика определения мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки, с использованием двух преобразователей частоты для питания схемы.
На рисунке 2 показаны схема испытаний асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки и подключенные к схеме измерительные приборы [7]. На рисунке 2 обозначены следующие элементы: АМ1, АМ2 - испытуемые асинхронные двигатели; 1, 2 - преобразователи частоты; 1.1, 2.1 - неуправляемые выпрямители первого и второго частотных
54 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^^ № 3(23) 2015
= _
преобразователей; 1.2, 2.2 - звенья постоянного тока первого и второго частотных преобразователей; 1.3, 2.3 - управляемые выпрямитель-инверторы первого и второго частотных преобразователей; 3 - механическая связь валов двигателей АМ1 и АМ2, вращающихся с одинаковой угловой частотой; 4 - общая шина постоянного тока; 5, 6 - контакторы; 7, 8 - трехфазные общепромышленные ваттметры; 9 - трехфазный измеритель мощности; 10 - амперметр постоянного тока; 11 - вольтметр постоянного тока.
5
А*-Во-
~ и Со-
г Л рыпр1 рыпр1 1 р1нв1 ЛРнв 1
Неуправляемый выпрямитель 1.1 Звено постоянного тока 1.2 Управляемый выпрямитель-инвертор 1 3
(pw)
' ~~ Рам
■И
10" §
Ршпт
11
Рам
2
Рисунок 2 - Схема для испытания асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием двух преобразователя частоты и комплектом электроизмерительных приборов
(второй измерительный этап)
Определение электрической мощности, потребляемой асинхронными двигателями при испытании их методом взаимной нагрузки. На первом этапе собирается схема, приведенная на рисунке 3.
5
Во-
-U С<
г Л Рыпр1 Рыпр1 1 Ринв1 Лрнв 1
Неуправляемый Звено Управляемый
IPW1 ' выпрямитель постоянного тока выпрямитель-
1.1 1.2 инвертор 1 3
■ _ Рам
РШ
11
■ _ Рам
Звено постоянного^ тока
2.2
Управляемый выпрямитель инвертор
2.3
2
Рисунок 3 - Схема для испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием двух преобразователей частоты и комплектом электроизмерительных приборов (первый измерительный этап)
На первом этапе проводят действия в следующей последовательности: подается питание из сети на неуправляемый выпрямитель 1.1 первого преобразователя: осуществляется запуск обеих машин - АМ1, АМ2 - на холостом ходу при номинальной частоте напряжения, питающего двигатели;
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ2, уменьшается частота напряжения, питающего АМ1, за счет чего АМ1 нагружается в режиме генератора, а АМ2 - в режиме двигателя; проводятся измерения мощности, передаваемой через шину постоянного тока 4, и
г
D Л
РАМ1
4
3
рАМ2
No
г
р д
РАМ1
N а
3
г
д
РАМ2
№ 3(23) АЛИ Р ИЗВЕСТИЯ Транссиба 55
=2015 ■
мощности, подаваемой на двигатель АМ2 от управляемого выпрямителя-инвертора 2.3, по разности которых определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 2.3 от мощности, потребляемой двигателем АМ2:
АРинв2 (РАМ2д) = Ршпт (РАМ2д) - РАМ2^ (3)
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ2, увеличивается частота напряжения, питающего АМ1, за счет чего АМ2 нагружается в режиме генератора, а АМ1 - в режиме двигателя; проводятся измерения мощности, передаваемой через шину постоянного тока 4, и мощности, вырабатываемой генератором АМ2, по разности которых определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 2.3 от мощности, вырабатываемой генератором АМ2 и передаваемой от него в звено постоянного тока:
ЛРинв2 (РАМ2г) = РАМ2г - Ршпт (РДМ21); (4)
определяется зависимость мощности, подводимой к выпрямителю-инвертору 2.3 второго частотного преобразователя 2, от мощности, потребляемой двигателем АМ2:
Ринв2 (РАМ2д) = ЛРинв(РАМ2д) + РаМ2д; (5)
рассчитывается зависимость мощности, передаваемой от выпрямителя-инвертора 2.3 второго частотного преобразователя 2 в общую шину постоянного тока 4, от мощности, вырабатываемой генератором АМ2:
Ринв2 (РАМ2г) = РдМ2г - ЛРинв(РАМ2г). (6)
Используя зависимости (5) и (6), получаем:
ЛРинвд=I (Ринв (РАМ2д)); (7)
ЛРинвг = I (Ринв (РАМ21)). (8)
На втором этапе определяются потери в неуправляемом выпрямителе.
Измерения на втором этапе проводятся по схеме, приведенной на рисунке 2, отличительная особенность которой состоит в том, что электрическая энергия от сети в звенья постоянного тока 1.2 и 2.2 передается по обоим неуправляемым выпрямителям 1.1 и 2.1 преобразователей частоты 1 и 2 одновременно. Измерения проводятся при тех же режимах работы асинхронных тяговых машин, что и на первом этапе.
В результате измерений получают следующие зависимости:
мощность на выходе неуправляемого выпрямителя 2.1 второго частотного преобразователя 2 от мощности, потребляемой двигателем АМ2:
Рвыпр2(РАМ2д) = Р инв 2(РАМ2д) - Ршпт(РАМ2д) , (9)
где Ринв2(РАМ2д) определяется по выражению (5);
мощность на выходе неуправляемого выпрямителя 2.1 второго частотного преобразователя 2 от мощности, вырабатываемой генератором АМ2:
Рвыпр2(РАМ2г) = Ршпт(РАМ2г) - Pинв2(PАМ2Г), (10)
где Ринв2(РАМ2г) определяется по выражению (6);
потери мощности в неуправляемом выпрямителе 2.1 второго частотного преобразователя 2 от мощности, передаваемой им в звено постоянного тока при работе машины АМ2 как в двигательном, так и в генераторном режиме:
ЛРвыпр2 (Рвыпр2(РАМ2д)) = Рс2 (РАМ2д) - Рвыпр2(РАМ2д); (11)
ЛРвыпр2 (Рвыпр2(РАМ2г)) = Рс2 (РаМ2г) - Рвыпр2(РАМ2г), (12)
где Рс2 - мощность, потребляемая вторым частотным преобразователем 2 из сети.
Второй этап завершается определением зависимости потерь мощности в неуправляемом выпрямителе 2.1 от подводимой к нему мощности из сети:
56 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^^ № 3(23)
ЛРвыпрд = I (Рс (РАМ2д));
(13)
ЛРвыпрг = I(Рс (РАМ2г)). (14)
Необходимо выполнить действия в соответствии с формулами (3) - (14) как для первого, так и для второго частотного преобразователя.
Составляющие Рс, РАМ2д, РАМ2г, Ршпт получены по результатам измерений. Первые два этапа проводятся только один раз. Цель первых двух этапов - получение зависимостей (3) -(14) для их дальнейшего многократного использования.
Третий этап проводится следующим образом. Измеритель мощности 9 на данном этапе не требуется. При некотором установившемся режиме измеряются величины Рс1, Рс2, Ршпт, после чего выражаются и определяются следующие величины:
- ЛРвыпр1, ЛРвыпр2 определяются из уравнений (13), (14);
- Рвыпр1, Рвыпр2 определяются из (11) и (12);
- Ринв1, Ринв2 определяются из (9) и (10);
- ЛРинв1, ЛРинв2 определяются из (7), (8);
- РАмд и РАМг определяются из (5) и (6).
В случае, если поставляемые частотные преобразователи имеют в своем комплекте тормозные модули и реостаты [7], то возможно определение мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями в процессе их испытания методом взаимной нагрузки и с учетом особенностей питания схемы от двух преобразователей частоты с использованием следующей методики.
Схема испытаний (рисунок 4) отличается от схемы, представленной на рисунке 2, наличием следующих элементов: 11 - тормозной модуль; 12 - вольтметр постоянного тока; 13 -амперметр постоянного тока; 14 - тормозной реостат. Определение мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки с учетом особенностей питания схемы от двух преобразователей частоты и комплектом тормозного электрооборудования, проводится в три этапа.
1
5
Ра-
ЛРы,
ЛРн„1
■ — Рам
А* Во.
-И С Ы»
Управля -
выпрямитель-
1 3 1 ^
• — РАМ
Управля- выпрямитель-инвертор 23
>
(
>
1
9
Рв
Рисунок 4 - Схема для испытания асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием двух преобразователей частоты, комплектом электроизмерительных приборов и
тормозным электрооборудованием
д
3
г
д
РАМ 2"
№ 3(23) ЛЛИ Р ИЗВЕСТИЯ Транссиба 57
=2015 ■
Первый этап проводится в следующей последовательности:
разорвать электрическую связь между частотными преобразователями с помощью контактора 15;
подключить тормозной модуль 11 к звену постоянного тока 2.2 второго частотного преобразователя, что обеспечит подключение тормозного реостата 14 к звену постоянного тока 2.2 и регулированием сопротивления нагрузочного реостата 14 изменять величину мощности Ршпт на выходе из неуправляемого выпрямителя 2.1, фиксировать результаты измерений мощности Ршпт при каждом значении сопротивления пускового реостата 14 и одновременно вести учет потребляемой преобразователем частоты мощности Pc2 из сети. По разности измеренных мощностей определяется зависимость потерь в неуправляемом выпрямителе 2.1 от мощности, потребляемой из сети:
ЛРвыпр2 (Рс2) = Рс2 - Ршпт (Рс2>, (15)
где Ршпт - мощность, передаваемая по звену постоянного тока (на выходе неуправляемого выпрямителя 2.1):
Ршпт _ PR = !шпт ^Липт (16)
где PR - потери мощности на нагрузочном реостате 14;
1шпт - ток, потребляемый нагрузочным реостатом 14;
ишпт - напряжение на нагрузочном реостате 14.
На втором этапе определяются потери в управляемом выпрямителе-инверторе 1.3. Необходимо провести следующие действия:
подключить измеритель мощности 9 в цепь питания асинхронной машины АМ1;
разорвать электрическую связь первого частного преобразователя с сетью, разомкнув контактор 5;
установить электрическую связь между частотными преобразователями с помощью контактора 15;
подать питание из сети на неуправляемый выпрямитель 2.1 частотного преобразователя 2, осуществить запуск обеих машин - АМ1, АМ2 - на холостом ходу при номинальной частоте напряжения, питающего двигатели;
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ1, уменьшается частота напряжения, питающего АМ2, за счет чего АМ2 нагружается в режиме генератора, а АМ1 - в режиме двигателя; проводятся измерения мощности, передаваемой через шину постоянного тока 4, и мощности, подаваемой на двигатель АМ1 от управляемого выпрямителя-инвертора 1.3, по разности которых определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 1.3 от мощности, потребляемой двигателем АМ1:
ЛРинв1 (РаМ1д) = Ршпт (РАМ1д) - Рам1д; (17)
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ1, увеличивается частота напряжения, питающего АМ2, за счет чего АМ1 нагружается в режиме генератора, а АМ2 - в режиме двигателя; проводятся измерения мощности, передаваемой через шину постоянного тока 4, и мощности, вырабатываемой генератором АМ1, по разности которых определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 1.3 от мощности, вырабатываемой генератором АМ1 и передаваемой от него в звено постоянного тока 4:
ЛРинв1 (РАМ1г) = РАМ1г - Ршпт (РАМ1г); (18)
определяется зависимость мощности, подводимой к выпрямителю-инвертору 1.3 первого частотного преобразователя 1, от мощности, потребляемой двигателем АМ1:
Ринв1 (РАМ1д) = ЛРинв(РАМ1д) + РАМ1д; (19)
определяется зависимость мощности, подводимой к выпрямителю-инвертору 1.3 первого частотного преобразователя 1, от мощности, вырабатываемой генератором АМ1:
Ринв1 (РАМ1г) = РАМ1г - ЛРинв(РАМ1г). (20)
58 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^^ № 3(23) 2015
= _
Используя зависимости (19) и (20), получаем:
ЛРинвд=I (Ринв (РАМ1д)); (21)
ЛРинв^ = I (Ринв (РАМ1г)). (22)
Составляющие Рс1, Рс2, РАМ1г, РАМ1д, Ршпт получены по результатам измерений. Последовательность действий, выполненных для первого частотного преобразователя, необходимо провести и для второго частного преобразователя. Первые два этапа проводятся только один раз. Цель первых двух этапов - получение зависимостей (15) - (22) для их дальнейшего многократного использования.
Третий этап проводится следующим образом. Измеритель мощности 9 на данном этапе не требуется. При некотором установившемся режиме измеряются величины Рс1, Рс2, Ршпт, после чего из следующих имеющихся зависимостей выражаются и находятся следующие величины:
- из выражения (15) определяются ЛРвыпр1, ЛРвыпр2;
- из (16) определяются Рвыпр1, Рвыпр2 или Ршпт;
- из (19) и (20) определяются Ринв1, Ринв2;
- из (21), (22) определяются ЛРинв1, ЛРинв2;
- из (17) и (18) определяются РАМ1д и РАМ1г.
3. Методика определения мощности, потребляемой асинхронными тяговыми двигателями в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки с использованием нестандартного преобразователя частоты для питания схемы.
На рисунке 5 показаны схема испытаний асинхронных двигателей и подключенные к схеме измерительные приборы, где обозначены следующие элементы: 1 - нестандартный преобразователь частоты, состоящий из 1.1 - неуправляемый выпрямитель; 1.2 - звено постоянного тока; 1.3.1, 1.3.2 - управляемые выпрямители-инверторы для питания первого и второго двигателей; АМ1, АМ2 - испытуемые асинхронные тяговые двигатели; 2 - механическая связь, обеспечивающая равенство угловых частот вращения асинхронных двигателей; 3 - общая шина постоянного тока; 5, 6 - амперметры постоянного тока; 4 - вольтметр постоянного тока; 7 - трехфазный измеритель мощности; 8 - трехфазный общепромышленный ваттметр.
Определение электрической мощности, потребляемой асинхронными двигателями при испытании их методом взаимной нагрузки, для принятой схемы стенда (см. рисунок 5) проводится в три этапа.
На первом этапе необходимо выполнить следующие действия:
от источника электрической энергии подается питание на общий неуправляемый выпрямитель 1.1, осуществляется запуск обеих машин АМ1, АМ2 на холостом ходу при номинальной частоте напряжения, питающего двигатели;
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ1, уменьшается частота напряжения, питающего АМ2, за счет чего АМ2 нагружается в режиме генератора, а АМ1 - в режиме двигателя; проводится определение мощности, передаваемой по общей шине постоянного тока 3, как произведение величины постоянного тока, потребляемого управляемым выпрямителем-инвертором 1.3.1, напряжения в общей шине постоянного тока, и мощности, которая подается на двигатель АМ1 от управляемого выпрямителя-инвертора 1.3.1; по разности полученных мощностей определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 1.3.1 от мощности, потребляемой двигателем АМ1:
ЛРинв1 (РАМ1д) = Ршпт1 (РАМ1д) - РАМ1д, (23)
где ЛРинв (РАМ1д) - зависимость потерь в инверторе от мощности, потребляемой асинхронным двигателем, Вт;
№ 3(23) ЛЛИ Р ИЗВЕСТИЯ Транссиба 59
=2015 ■
Ршпт1 (Рам1д) - измеренное значение мощности, передаваемой по общей шине постоянного тока на испытуемый двигатель, которое определяется следующими параметрами, Вт:
Ршпт1 (РдМ1д) = Ршпт2 (РАМ1Г) + /шпт Цппт, (24)
где Ршпт2 (рАМ1Г) - измеренное значение мощности, передаваемой по общей шине постоянного тока, Вт;
1шпт - общий ток, поступающий в шину постоянного тока, А;
РАМ1д - значение мощности, потребляемой асинхронным двигателем, Вт.
-и
А В С
(рш 8
ЛРин
АРвы
Неуправляемый выпрямитель
+
11ППт1 г "
Звено постоянного тока
Управляемый выпрямитель-инвертор
иш
1.3.1
Ц4^
1.1 1.2
1.3.2
Управляемый выпрямитель-инвертор
ЛРин
Р д
1 АМ1 ||
Р ам,г ((АМ1Н
д
1 АМ2
Р
Рисунок 5 - Схема для испытания асинхронных тяговых двигателей методом их взаимной нагрузки с использованием нестандартного преобразователя частоты и комплекта электроизмерительных приборов
Мощность, передаваемая по общей шине постоянного тока, на разных участках определяется следующими выражениями:
Ршпт1 (Рам1 ) = " 1шпт1д ишпт; Ршпт1 (РАМ11) = ' 1шпт1г ишпт; Ршпт2 (РАМ1д) = ^шпт2д^ ишпт; Ршпт2 (Рам1г) = ' 1шпт2г ишпт;
1 шпт (Рс1) = ' -^шпт ишпт;
-^шпт _ 1шпт1д + ^ПтЗдэ ; -^шпт _ -^шпт1г + 1шпт2г,
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
при неизменной частоте напряжения, питающего АМ1, увеличивается частота напряжения, питающего АМ2, за счет чего АМ1 нагружается в режиме генератора, а АМ2 - в режиме двигателя; проводятся измерения мощности, передаваемой через шину постоянного тока 3, и мощности, вырабатываемой генератором АМ1, по разности которых определяется зависимость потерь в управляемом выпрямителе-инверторе 1.3.1 от мощности, вырабатываемой генератором АМ1 и передаваемой от него в звено постоянного тока:
Аринв (РАМ1г) = РАМ1г - Ршпт1 (РАМ1г), (32)
где РАМ1г - значение мощности, вырабатываемой асинхронным генератором, Вт;
1
I
I
6
5
I
I
3
+
+
7
АВС
2
60 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^^ № 3(23) 2015
= _
Ршпт1 (РАМ1г) - измеренное значение мощности, передаваемой по общей шине постоянного тока от асинхронного генератора, которое определяется следующими параметрами, Вт:
Ршпт1 (РАМ1г) - Ршпт2 (РАМ2д) - /шпт £Л
шпт
(33)
определяется зависимость мощности, передаваемой инвертором 1.3.1 от мощности, вырабатываемой генератором АМ1:
Ршпт1 (РАМ1г) = ЛРинв (РАМ1г) + РАМ1г; (34)
определяется зависимость мощности, подводимой к инвертору 1.3.1 от мощности, потребляемой двигателем АМ1:
Ршпт1 (РАМ1д) - РАМ1д - ЛРинв (РАМ1г); (35)
используя зависимости (34), (35), получаем зависимости:
ЛРинв (РАМ1д) - ХРшпт! (РАМ1д)); (36)
ЛРинв (РАМ1г) = ХРшпт! (РАМ11)). (37)
Необходимо выполнить действия в соответствии с формулами (23) - (37) как для первого 1.3.1, так и для второго управляемого выпрямителя-инвертора 1.3.2.
Второй этап заключается в определении потерь мощности в неуправляемом выпрямителе 1.1. Для этого необходимо произвести следующие действия:
установить на испытуемых двигателях те же режимы испытаний, которые соответствовали первому этапу при определении потерь в управляемых выпрямителях-инверторах;
при каждом установившемся режиме нагрузки фиксировать значения Рс и определять величину Ршпт по формуле (29);
определить зависимость потерь в неуправляемом выпрямителе 1.1 от подведенной к нему мощности из сети по выражению:
ЛРвыпр (Рс) = Ршпт (Рс1) - Рс.
(38)
Составляющие 1ш
шптЬ -^шт^ ишпв РАМ1
ип
РА д
Р
АМ1
Р с
получены по результатам измерений.
Приведенная последовательность действий повторяется только один раз для получения зависимостей (36) - (38) и их дальнейшего многократного использования.
Третий этап проводится следующим образом. Измеритель мощности 7 на данном этапе не требуется. При некотором установившемся режиме измеряются величины /шпт1, /шпт2, ишпт, после чего выражаются и рассчитываются следующие величины:
- Ршпт1, Ршпт2, Ршпт определяются из уравнений (25) - (29) в зависимости от режима работы асинхронной машины;
- ЛРинв1, ЛРинв2, ЛРвыпр определяются из выражений (36) - (38);
- РАМд, РАМг определяются из формул (23), (32).
Практическая ценность представленных схемных решений и методик для определения мощности заключается в том, что при номинальной частоте напряжения испытываемых двигателей, равной 50 Гц, все измерения требуют применения измерительных приборов, рассчитанных на эту же частоту напряжения, что значительно упрощает и удешевляет измерительную схему.
Список литературы
1. Пат. 140678 Российская Федерация, МПК 001Я 31/34 (2006.01) Схема испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки [Текст] / Авилов В. Д., Попов Д. И., Литвинов А. В.; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. -№ 2013147519/28; заявл. 24.10.2013; опубл. 20.05.2014, Бюл. № 14.
2. Пат. 145998 Российская Федерация, МПК 001Я 31/34 (2006.01) Схема испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки [Текст] / Авилов В. Д., Харламов
№ 3(23) 2015
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
г
В. В., Попов Д. И., Литвинов А. В.; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. - № 2014112920/07; заявл. 02.04.2014; опубл. 27.09.2014, Бюл. № 27.
3. Пат. 143348 Российская Федерация, МПК G01R 31/00 (2006.01) Устройство для испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки [Текст] / Авилов В. Д., Попов Д. И., Литвинов А. В.; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. -№ 2014112919/28; заявл. 02.04.2014; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20.
4. Пат. 2229723 Российская Федерация, МПК G01R 31/00 (2006.01) Способ измерения активной мощности нагрузки в электрических цепях переменного тока [Текст] / Михотин В. Д., Чернецов В. И.; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. -№ 2002114571/28; заявл. 03.06.2002; опубл. 27.05.2004, Бюл. № 15.
5. Бейерлейн, Е. В. Анализ схем испытания асинхронных тяговых двигателей [Текст] / Е. В. Бейерлейн, А. Б. Цукублин // Современные техника и технологии: Материалы Х меж-дунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых: В 2 т. / Томский поли-техн. ун-т. - Томск, 2004. - Т.1. - С. 215 - 217.
6. Пат. 2296338 Российская Федерация, МПК G01R 21/06 (2006.01) Способ измерения активной мощности нагрузки в электрических цепях переменного тока [Текст] / Алейников Н. М., Алейников А. Н.; заявитель и патентообладатель Воронежский гос. ун-т. -№ 2005133352/28; заявл. 28.10.2005; опубл. 27.03.2007, Бюл. № 9.
7. Авилов, В. Д. Методика определения потерь в двухзвенных преобразователях частоты в составе стенда для испытания асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки [Текст] / В. Д. Авилов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - 2014. - № 1 (17). - С. 2 - 8.
References
1. Avilov V. D., Popov D. I., Litvinov A. V. Patent RU 140678, 2013.
2. Avilov V. D., Harlamov V. V., Popov D. I., Litvinov A. V. Patent RU 145998, 2014.
3. Avilov V. D., Popov D. I., Litvinov A. V. Patent RU 143348, 2014.
4. Mihotin V. D., Chernecov V. I. Patent RU 2229723, 2004.
5. Beyerlein E. V., Tzucublin A. B. Analysis of the test set-up of asynchronous traction engines [Analiz shem ispitanii asinhronnih tiagovih dvigatelei]. Materiali X Mezhdunarodnoi nauchno-practicheskoi konferentsii «Sovremennaai tehnika i tehnologii» (Materials of the X Int. conference «Modern equipment and technologies»). - Tomsk, 2004, pp. 215 - 217.
6. Aleynikov N. M., Aleynikov A. N. Patent RU 2296338, 2007.
7. Avilov V. D., Popov D. I., Litvinov A. V. Method of determining the losses in two-tier frequency converters as part of test bench for asynchronous motors by mutual load [Metodika opre-delenia poter' v dvuhzvennih preobrazovateliah chastoti v sostave stenda dlia ispitania asinhronnih dvigatelei metodom vzaimnoi nagruzki]. Izvestiia Transsiba - The Trans-Siberian Bulletin, 2014, no. 1 (17), pp. 2 - 8.
УДК 621.2.082.18
С. Г. Шантаренко, М. Ф. Капустьян, А. В. Обрывалин
ОЦЕНКА ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В УЗЛАХ ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
В статье предложены методики оценки потерь мощности в моторно-осевых подшипниках, буксовых узлах, тяговой зубчатой передаче. Выявлены зависимости между потерями мощности, диаметром бандажа колесной пары и скоростной характеристикой колесно-моторного блока. Полученные результаты могут быть использованы для оценки технического состояния и энергетической эффективности тягового подвижного состава железных дорог.
62 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ^^ № 3(23) 2015
= _
